Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 1

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2026. Т. 17, № 1. С. 12-22. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 1. P. 12-22. Рис. 3. Распределение удельного поверхностного заряда образцов кремнезема: а — исходного ( 1 ); б — гидроксилированного ( 2 ) Fig. 3. Distribution of specific surface charge of silica samples: a—original ( 1 ); b—hydroxylated ( 2 ) Смещение точки нулевого заряда (pH-шз) с ~7,95 для исходного кремнезема до ~8,30 для гидроксилированного указывает на увеличение кислотности его поверхностных. Обработка перекисью водорода, вероятно, не только очищает поверхность SiO 2 от органических примесей, но и увеличивает концентрацию и, возможно, повышает кислотность =Si-OH групп. Это можно объяснить, вероятно, тем, что окисление может приводить к образованию более электроотрицательных соседей у атома кремния, связанного с гидроксилом. Введение даже единичных сильно электроотрицательных групп, например следов пероксидных остатков или изменения степени гидратации, в ближайшую координационную сферу повышает поляризацию связи O-H в силаноле. Это облегчает диссоциацию протона: ^Si-OH ^ ^Si-O - + H+, тем самым повышая кислотность группы. Таким образом, обработка не просто количественно увеличивает число ^Si-OH, но и создает более кислые, «активированные» центры, что и объясняет смещение точки нулевого заряда в щелочную область. Более кислые группы легче теряют протон, поэтому для достижения нейтрального состояния поверхности требуется более высокая щелочность среды, что и наблюдается в виде смещения pH-шз. В кислой среде при pH < 5 -6 это также приводит к несколько меньшей положительной заряженности гидроксилированного образца, так как часть вновь образованных групп остается не протонированной. Таким образом, обработка в Н 2 О 2 делает поверхность SiO 2 более гидрофильной и химически однородной за счет увеличения числа силанольных групп, что слегка повышает ее кислотность, не влияя радикально на заряд в крайних значениях pH. На рисунке 4 представлены ИК-спектры исходного (рис. 4, а) и гидроксилированного (рис. 4, б) кремнеземов. На них присутствуют полосы, характерные для аморфного кремнезема: 1094, 967, 797 и 462 см -1 (а) и 1096, 967, 801 и 466 см -1 (б). Пики 1094 -1096 и 797 -801 см-1 соответствуют асимметричным и симметричным валентным колебаниям связи S i-O -S i; 967 и 4 6 2 -4 6 6 см-1 — деформационным колебаниям связей S i-OH и S i-O -S i. Пики в районе 1640 -1642 и 3448 -3465 см-1 принадлежат деформационным колебаниям молекул адсорбированной и координационно связанной воды [Synthesis..., 2024]. Следует отметить, что сдвиг широкой полосы поглощения связи O -H в сторону более высоких частот на ~17 см -1 с 3448 на 3465 см-1 после обработки перекисью водорода, вероятно, объясняется ослаблением водородных связей в системе. Обработка перекисью водорода © Веляев Ю. О., Майоров Д. В., 2026 1 7